antriebstechnik 11/2017

Hidden Champions?! Sind

Hidden Champions?! Sind Leistungswiderstände die heimlichen Gewinner unter den passiven Bauelementen? Während sich in vielen Bereichen der Elektronik das Hauptaugenmerk auf die Miniaturisierung und die Reduzierung des Energieverbrauchs richtet und dadurch Widerstände immer kleiner werden müssen, stehen in der Leistungselektronik und damit bei Widerständen andere Parameter auf den vorderen Plätzen. Welche das sind, erfahren Sie hier. Bei Widerständen in der Leistungselek tronik geht es sowohl um Themen wie Stromtragfähigkeit, Energieaufnahmevermögen, Kurzzeit- oder Pulsleistung als auch um mechanische Integration, Schutzarten, die durch Wirkungsort und Umweltbedingungen definiert sind sowie um Entwärmung. Ebenfalls im Fokus stehen Themen wie Betriebspunkte, definiert durch komplett unterschiedliche Temperatur-Arbeitsbereiche, sowie Eigensicherheit und Absicherung bei Überlastfällen. Bei Leistungswiderständen sprechen wir von Leistungen, beginnend ab ca. 10 W, das obere Ende liegt in etwa bei 1 MW. Entsprechende Kurzzeit- oder Spitzenleistungen können dabei noch ein Vielfaches der Dauerleistung betragen. Typische Energieaufnahmevermögen liegen zwischen einigen 100 Ws und enden ebenfalls im MWs-Bereich. Von der elektrischen Antriebstechnik … Ein wichtiges Einsatzgebiet bietet die elek trische Antriebstechnik. Hier werden Brems- oder Ballastwiderstände für Frequenzumrichter benötigt, die als mechanischer Bremsenersatz einen wartungsfreien Betrieb ermöglichen. Dies erfolgt durch gezielten Energieentzug des geregelten elek trischen Antriebs. Dadurch ist es möglich, an der Applikation orientierte, präzise geregelte Verzögerungs- und Bremsrampen zu fahren und so sowohl verschleißfrei als auch sanft zu bremsen bzw. zu verzögern. Dies stellt auch die häufigste Anwendung für Leistungswiderstände dar. Bei Gleichstromantrieben, welche aktuell wieder in manchen Anwendungen auf dem Vormarsch sind, werden Leistungswiderstände zur Anlassstrombegrenzung sowie zur Momenterhöhung verwendet. Dipl.-Ing. (FH) Joachim Klingler ist stellvertretender Vertriebsleiter bei der Frizlen GmbH & Co. KG in Murr Der Maschinenbau setzt applikations getrieben auf sogenannte Not-Aus-Widerstände, um bei Netzausfall oder Not-Halt die Energie schnellstmöglich aus der Maschine bzw. Anlage zu bekommen, damit Personen- und Sachschäden vermieden werden. In der Leistungselektronik besteht großer Bedarf an Lade- und Entladewiderständen, an Symmetrier- und Strombegrenzungswiderständen. Diese werden – soweit es die Leistungsanforderungen zulassen – teil weise noch als Platinen-integrierbare Ausführung angeboten. Größere Leistungen erfordern unter Umständen eine Montage auf Kühlkörpern, die luft- und flüssigkeitsgekühlt sein können. Generell stellt die Wärmeentwicklung der Leistungswiderstände Projektinge nieure immer vor die Aufgabe, den Wärmefluss zu steuern, um lokalen Überhitzungen vorzubeugen. Leistungswiderstände werden in der Regel auf eine Oberflächenübertemperatur von 300 K ausgelegt. Das bedeutet, dass man bei der Montage un bedingt die Umgebungsbedingungen betrachten muss, um bspw. benachbarte Bauteile, Kabelkanäle und Leitungen vor Überhitzung zu schützen. … bis hin zur Test- und Labor technik Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Energietechnik. Hier werden Dämpfungs- und Filterwiderstände im Bereich der Nieder- und Mittelspannung eingesetzt, um z. B. die Netzqualität sicherzustellen oder um bei Erdschlüssen den Strom zu begrenzen. Die Energieversorger stellen als Aufgabe an die Windenergieanlagenhersteller, dass bei Ausfall des Versorgungs- und Einspeisenetzes die Windenergieanlage einige Sekunden weiter laufen muss, um nach Fehlerbeseitigung sofort wieder Energie ins Netz einspeisen zu können. Dies erfordert sogenannte FRT- oder LVRT-Widerstände, welche für die geforderte Zeit die Energie kurzfristig aufnehmen. Wir sprechen hier von Energiemengen im Bereich einiger MWs. Sind Pitchantriebe für die Blattverstellung nicht hydraulisch, sondern elektrisch, gibt es je nach Regelungsart auch hier Bedarf an Bremswiderständen, um den generatorisch erzeugten Winddruck aufzunehmen. Da es sich um 126 antriebstechnik 11/2017

KOMPONENTEN UND SOFTWARE 01 02 03 04 05 01 Rüttelsicherer drahtgewickelter Leistungswiderstand zur Platinenintegration, z. B. eingesetzt zur Strombegrenzung 02 Drahtgewickelter Leistungswiderstand mit Schutzart IP67 zum Einsatz in rauen Umgebungen, z. B. als Bremswiderstand in Abfüllanlagen in der Lebensmittelproduktion 03Leistungswiderstand für Notfall-Anwendungen, z. B. im Einsatz bei Windkraftanlagen als FRT-/LVRT- Widerstand für Energiemengen im MWs-Bereich 04 Eine Besonderheit: Leistungswiderstand mit eingebauter, einstellbarer DC-Überlastsicherung bei Anlagen, die hohe Ansprüche an die Betriebssicherheit stellen 05 Belastungswiderstand in Laborausführung unregelmäßige, nadelförmige Impulse handelt, ist der Aufwand, diese Energie zurückzugewinnen, zu hoch. Die wachsende Transport- und Logistikbranche mit ihren im Hafenbereich installierten Portal- und Containerstapelkränen und den automatisch fahrenden Containertransportern benötigt auch Anlass-, Brems- und Stellwiderstände, um einen sicheren und rationellen Betrieb zu ermöglichen. Als Besonderheit werden Leistungswiderstände als passive Lasten im Bereich Test- und Labortechnik eingesetzt. Angefangen bei Schiebewiderständen über Ringstellwiderstände bis hin zu mit Schaltern und Feinstellern kombinierten, fein einstellbaren Belastungswiderstandseinheiten werden hier kundenspezifische Lösungen für viele Branchen und Anwendungen angeboten. Die wieder aufkommende Gleichspannung durch E-Mobility beschert hier zusätzliche Nach frage. So werden Belastungs- und Prüf widerstände für alle Arten von Spannungsquellen angeboten, sowohl geeignet zur Aufstellung in Innenräumen, z. B. in Laboren, als auch für Hallen- oder Außenauf stellung bei Industrieanwendungen. Wir können auch Kompliziert Auf die bewährte Widerstandstechnologie zurückgreifen Viele würden gerne auf Leistungswiderstände verzichten. Es gibt auch verschiedene Möglichkeiten, die dies z. B. bei Brems widerständen erlauben. Die wichtigsten sind Netzrückspeisung, Energiespeicherung (im Zwischenkreis oder durch sepa rate Lösung) und Gleichstrom-Zwischenkreiskopplung. Doch trotz der genannten Alternativen ist es aus Kosten-Nutzen-Sicht häufig sinnvoll, auf die bewährte und robuste Widerstandstechnologie zurückzugreifen. Zuverlässigkeit und Langlebigkeit sind weitere Gründe, weshalb die Technologie nicht stirbt, sondern weiter wächst. Fotos: Aufmacher: Fotolia www.frizlen.com PAN ® Hochleistungsbronzen für Gleitlager, Führungen und Verzahnungen aus speziell verhütteten PAN ® - Materialien PAN ® -GF selbstschmierende Gleitlager wartungsfrei - wartungsarm PAN-Metallgesellschaft Seit 1931 Postfach 102436 D-68024 Mannheim Tel.: + 49 (0) 621 42 303-0 • Fax: + 49 (0) 621 42 303-33 kontakt@pan-metall.com • www.pan-metall.com antriebstechnik 11/2017 127 PAN-Metallgesellschaft.indd 1 12.10.2017 11:31:42